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ROB 50 optimiert Prozesse
in kontinuierlicher und batchorientierter Produktion
Tablettenpresse und Coater rücken näher zusammen
Auf der ACHEMA 2015 präsentierte L.B. Bohle eine innovative Lösung zur Automatisierung und Optimierung der
Produktionsprozesse in der kontinuierlichen und batchorientierten Herstellung von pharmazeutischen Feststoffen, den
ROB 50. Der ROB 50 ist ein Robotersystem zum Handling von
Tablettenbehältern und schließt damit die verfahrenstechnische
Lücke zwischen Tablettenpresse und Film-Coating.
Initial entwickelte L.B. Bohle den ROB 50 zum Einsatz in der
kontinuierlichen Fertigungslinie (Gericke AG, Korsch AG und
L.B. Bohle) im Technology Center in Ennigerloh. Während
des gesamten Produktionsprozesses, von der Rohmaterialdosierung bis hin zum Filmüberzug der hergestellten Tabletten, wird ein kontinuierlicher Materialfluss angestrebt. Werden
nun die Tablettenkerne unmittelbar nach dem Tablettiervorgang in den Coatingprozess übertragen, besteht aufgrund der
Ausdehnung des Tablettenkerns nach dem Tablettiervorgang
Tablet compression
Immediate film coating
of the tablet core
ein hohes Risiko für Riss-/Spaltenbildung im Filmüberzug.
Denn das Coating bildet eine Schale um den Kern, wobei
sich der Kern über einen Zeitraum von Minuten oder sogar
Stunden ausdehnt und dabei von innen gegen diese Schale
drückt, siehe Abb.1. Da der Filmüberzug nur begrenzt
elastisch ist, entstehen an den schwächsten Stellen Risse. Solche
Risse wären natürlich ein nicht akzeptabler Qualitätsmangel
und können bei funktionellen Filmüberzügen sogar den
therapeutischen Effekt des pharmazeutischen Produkts beeinträchtigen.
Dieses Problem kann umgangen werden, indem zwischen
dem Tablettier- und dem Coatingprozess eine Entspannungszeit zur Ausdehnung der Kerne eingeplant wird, wie in
Abb. 2 dargestellt. Die erforderliche Entspannungszeit ist dabei produktabhängig und kann wenige Minuten bis Stunden
betragen.
Expansion of the tablet core
under the coating layer
Cracks in the film
coating layer
Abb. 1: Wird der Filmüberzug direkt nach der Tablettierung aufgebracht, besteht ein hohes Risiko für Defekte im Lack.
Tablet compression
Expansion during
relaxation time
Film coating of
the expanded core
Abb. 2: Durch das Einhalten der Entspannungszeit, wird der Filmüberzug erst nach dem Expandieren der Kerne aufgebracht.
Container
storage
(variable
size)
Filling
position
after tablet
press and
deduster
Discharge
position into
film coater
Abb. 3: Übersicht des ROB 50 Systems.
Bei der Chargenproduktion sieht der Arbeitsablauf zur Freigabe der Tablettenkerne als Zwischenprodukt bereits ausreichend Zeit zur Ausdehnung der Tablettenkerne vor.
mit Einfüllstutzen sowie über eine Entleerklappe an der Unterseite. Bei der Aufnahme eines Behälters stellt der Roboter
eine Verbindung zur Steuerung der Entleerklappe her.
Das Konzept der kontinuierlichen Produktion zielt jedoch darauf ab, Produktbewegungen zwischen dem Produktionsbereich und dem Lager zu vermeiden, um die Durchlaufzeit zu
optimieren und im Idealfall Produktfreigabe als “Real Time
Release“ zu ermöglichen.
Innerhalb des Betriebsbereichs des Systems können die
folgenden drei Positionen angesteuert werden:
(1) Befüllposition
(2) Behälterlager
(3) Entleerung in den Film Coater
Diese Problemstellung war Anlass zur Entwicklung und Implementierung des ROB 50 als automatisches Handling-System
für Tablettenkerne, wie Abb. 3 zeigt. Herzstück der Einheit bildet die automatische Hubsäule mit verlängertem Arm, durch
den Tablettenbehälter aufgenommen und transportiert werden können. Durch die zwei Freiheitsgrade (Drehen und Heben, siehe Abb. 4) kann das System die Aufnahmevorrichtung
am Ende des Arms in einem zylindrischen Bereich um das Antriebssystem herum bewegen. Mithilfe der Aufnahmevorrichtung werden Tablettenbehälter automatisch aufgenommen
(Abb. 5). Diese verfügen an der Oberseite über einen Deckel
Die Befüllposition (1) mit zwei Behälteraufnahmen befindet
sich am Auslass des Tablettenentstaubers der Tablettenpresse. Der Tablettenfluss wird durch eine Produktweiche am
Auslass des Tablettenentstaubers in einen der zwei darunter platzierten Behälter geleitet. Ist der aktuell verwendete
Behälter voll, wechselt die Produktweiche den Tablettenfluss
in den Behälter in der anderen Aufnahme um. Der Roboter
kann nun den vollen Behälter aufnehmen und durch einen
leeren ersetzen. Behälter mit Tablettenkernen, die sich noch
ausdehnen müssen, sowie leere Behälter, die wieder zur Befüllposition transportiert werden können, werden im Behäl-
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Filling ports
Discharge valve
Der ROB 50 verfügt über die zwei Freiheitsgrade Drehen und Heben
(Abb. 4). Die Tablettencontainer (Abb. 5) enthalten spezielle Befüll- und
Entleerklappen.
terlager (2) abgelegt. Die erforderliche Lagergröße ist so zu
wählen, dass bei vorgegebener Durchsatzrate der Tablettenpresse und des Filmcoaters die erforderliche produktspezifische Entspannungszeit erreicht wird. In der dritten Position
wird die Entleerung in den Film Coater (3) vorgenommen.
Um die Tablettenkerne in den Coater zu geben, wird ein voller Behälter über dem Füllstutzen des Coaters platziert und
die Entleerklappe an der Unterseite des Behälters geöffnet.
Hierfür eignen sich am besten Coater, die von oben befüllt
werden können, wie z. B. die KOCO Produktreihe von Bohle.
Mit dem ROB 50 werden diese Transportprozesse vollständig automatisiert. Die integrierte Steuerungssoftware verfügt
über ein Inventursystem für sämtliche Behälter und Behälterpositionen. Durch Schnittstellen zur Tablettenpresse und zum
Tabletten-Coater plant die Steuerungseinheit die verschiedenen Transportaufgaben und optimiert den Materialfluss nach
vordefinierten Priorisierungen. Dadurch wird die optimierte
Aufgabenplanung erreicht. Zudem wird die Einhaltung der
vordefinierten A usdehnungszeiten sichergestellt, die für die
Produktqualität von entscheidender Bedeutung sind.
Dr. Hubertus Rehbaum, Wissenschaftlicher Leiter, entwickelte
mit seinem Team die Steuerungstechnik des ROB 50.
Dieser Roboter wurde von L.B. Bohle ursprünglich für den
Einsatz in der kontinuierlichen Produktion entwickelt. Der
ROB 50 kann aber ebenso den Produkttransfer in der Chargenproduktion automatisieren und damit die Lücke zwischen
Tablettenpresse und Film Coater schließen. Hierfür bietet
Bohle Produktvarianten des ROB 50 für größere Behälter an.
Sind beim Film-Coating lange Verarbeitungszeiten vorgesehen, kann der ROB 50 ebenfalls zwei nebeneinander platzierte Coater abwechselnd beschicken. Auch kundenspezifisch
angepasste Varianten mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad
sowie Produktversionen für höhere Durchsatzraten oder längere Ausdehnungszeiten sind verfügbar.
Der ROB 50 von L.B. Bohle ist eine innovative Lösung zur
Optimierung der Produktionszeit beschichteter Tabletten und
trägt gleichzeitig zur Kostensenkung im Produkt-Handling
und zur Vermeidung von Risiken im Produktionsablauf bei.

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